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纳米结构材料的设计和制备纳米结构材料是指至少有一维尺寸在1-100纳米之间的材料，具有特殊的电子、光学、磁学、力学和化学等性质。
因此，纳米结构材料在能源、环境、医学、电子、信息、军事等领域的应用具有广阔的前景。
但是，纳米材料的制备过程比较复杂，涉及制备工艺、材料性能、环境安全等方面。
本文将从纳米结构材料的设计和制备两个方面进行分析。
一、纳米结构材料的设计纳米结构材料的设计涉及到材料的组成、形貌、结构等方面，其中最为关键的是纳米结构的形貌和结构。
一般来讲，纳米结构材料可以分为球形、纤维状、片状等不同形态，而不同形态的纳米结构材料具有差异的物理和化学性质。
因此，在纳米结构材料的设计过程中，需要考虑到组成、形状、尺寸、结构等因素。
例如，纳米球形材料广泛应用于催化剂、生物传感器、医学成像等领域。
而对于纤维状结构的纳米材料，由于具有比普通材料更大的表面积，因此具有更好的吸附、分离等性质，并广泛应用于各种过滤器、分离器、催化剂等领域。
此外，片状纳米材料的电声特性、光学特性等也具有重要的应用价值。
纳米结构材料的设计不仅仅是形态设计，还包括结构设计。
例如，金属纳米结构材料中的钯，可以通过改变其结构来提高其催化活性。
又如，CNTs的结构、直径、长度、掺杂等因素是影响其电子、力学、热学等性质的关键因素。
二、纳米结构材料的制备制备纳米结构材料的方法有很多，例如溶液气相法、机械合成法、物理气相法、电化学合成法、热分解法等。
这些方法有着各自的特点和局限性。
针对不同的纳米材料需求，需要选择不同的方法。
以下是纳米结构材料的制备方法简介：1. 溶液气相法溶液气相法通常是通过溶液气化析出纳米材料，在控制反应环境的条件下，可以得到一定粒度和尺寸的纳米材料。
例如，采用沉淀法，通过调节pH值、温度、时间等控制反应条件，可以制备出不同形态、不同大小的纳米材料。
此外，还可以通过光化学法、硅氧烷法、沉积法等方式制备纳米结构材料。
2. 机械合成法机械合成法通常是通过机械磨损、高能球磨等方式制备纳米材料。
材料科学中的纳米结构设计和制备方法随着纳米科技的迅猛发展，纳米结构材料已经成为材料科学研究的热点之一。
纳米结构材料具有体积小、表面活性高、物理、化学、生物等性质的特殊性质，被广泛应用于生物医学、能源、环境、信息等领域。
本文将介绍几种纳米结构设计和制备方法。
一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备多种纳米材料的重要手段。
其具体步骤为：首先是通过溶胶凝胶法得到一个透明胶体溶液，然后将其加热至约600℃左右进行七光子分解。
该方法的优点是比较简单，可以制备出大量、高质量的纳米材料。
不过，与其他制备方法相比，制备过程中易产生一些有害的气体，需要进行高温处理，需要注意防护措施。
二、化学析出法化学析出法是制备各种纳米结构的常见方法之一。
首先是将金属样品溶解在盐酸中的溶液中，然后加入一定量的NaOH溶液。
在反应中，产生老鹰石型纳米结构，然后加入酸和钠盐，最后在高温才能得到一定的结晶。
这种方法具有制备纯度高、晶型良好、形貌可控的优点。
然而其过程中酸碱反应有时难以控制，需要在制备过程中一直进行监测。
三、热电化学法热电化学法是一种制备低维纳米结构材料的有效方法之一。
其通过热电化学反应在电极上生成纳米结构材料。
一般来说，通过对电极进行热处理，这些材料形成了微米甚至纳米级的结构尺寸。
相对于常规制备方法来说，采用热电化学法制备的纳米材料具有粒径分布窄、颗粒均匀等优点。
该方法难度较大，需要考虑控制反应的温度、电压、电流等方面的细节问题。
四、物理气相沉积法物理气相沉积法（PVD）是一种利用激光切割技术来制备薄膜材料的方法。
它利用物理真空中的放电过程，产生活泼烟雾进入工作室，由一个高能水银灯照射，将烟雾转化为薄膜。
该方法的优点有制备快、有利于厚度的精确控制以及易于实现大面积均匀镀膜等。
但背景增强等现象也是物理气相沉积法难以避免的问题。
以上介绍了几种在材料科学中的纳米结构设计和制备方法，每一种方法各自有其制备过程与特点。
纳米材料将成为材料技术未来发展的一个重要方向，各种制备技术的发展也将会贡献更多的可能性和机遇。
材料科学中的纳米结构材料制备技术纳米结构材料在材料科学领域中是一个非常重要的领域。
随着科学技术的不断进步，纳米材料在各种领域中的应用也越来越广泛。
然而，为了得到更好的性能和性能稳定的纳米材料，需要采用合适的制备技术。
本文将讨论纳米结构材料制备技术。
纳米结构材料制备技术的历史在过去的几十年中，材料科学家们为了生产更有效和高性能的材料，已经发展出了各种制备技术。
最初的工艺是基于母材料的割裂、加工和烧结。
但随着材料表征方法的不断发展，人们意识到在纳米尺度下，材料的物理和化学性质发生了巨大的变化。
因此，需要研究制备这一类材料的新技术。
纳米结构材料的制备技术分类在现代材料科学领域中，常见的制备纳米结构材料的技术分为以下几种：1. 机械制备法机械制备法是目前最常用的制备纳米结构材料的方法之一。
这种方法通过机械磨削和高能球磨等技术，使母材料逐渐缩小，最终得到尺寸为纳米级别的粉末。
2. 化学合成法化学合成法是制备纳米结构材料的主要方法之一。
化学反应可以促进原子和分子之间的化学键重组，通常利用水相合成或油相合成方法可以制备出各种纳米材料。
3. 物理气相沉积法物理气相沉积法是一种利用蒸发和凝聚来制备纳米结构材料的方法。
通常会将被制备的材料加热至高温度，再用惰性气体溶解物质并沉积到光滑的衬底上。
4. 生物法生物法是指利用生物反应生产纳米结构材料的技术。
这些生物材料可以通过生物有机体的代谢，自然界中发生的生物化学反应，或人工制备的生物催化过程中制备出来。
其主要特点是成本低、无毒无害。
需要注意的是，不同的制备技术会影响纳米结构材料的物理和化学性质。
因此，在选择适当的方法时，需要充分考虑材料的性质以及采用的制备材料的效率和安全性。
纳米结构材料的应用由于纳米材料的独特性质，这些材料在许多领域中得到了广泛的应用。
随着对纳米技术的不断研究，科学家们意识到这些材料的潜在应用不仅是物理、化学或生物领域，而且在其他领域中所有的技术和应用都将受益。
纳米结构材料的制备及其应用随着科技的不断发展，纳米材料的研究和应用也越来越广泛。
纳米结构材料，简称纳米材料，是指至少在一个维度上具有尺寸小于100纳米的材料。
纳米结构材料具有较大的比表面积、独特的物理和化学性质以及优异的机械性能，使得它们在多个领域具有广泛的应用前景。
一、纳米结构材料的制备方法1. 碳纳米管的制备碳纳米管是一种具有优异性能的纳米材料，它在电子学、储能、生物医学等领域有着广泛的应用。
碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积、物理气相沉积和电化学沉积等。
2. 金属和合金纳米颗粒的制备金属和合金纳米颗粒是一类重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
常用的制备方法包括化学还原、气相沉积、溶胶-凝胶法、电化学方法等。
3. 二维材料的制备二维材料是指在一个方向上具有纳米尺度的材料，如石墨烯、硫化钼等。
二维材料具有独特的物理和化学性质，有着广泛的应用前景。
制备方法包括机械剥离、化学气相沉积、物理气相沉积等。
二、纳米结构材料的应用领域1. 电子学领域纳米材料在电子学领域的应用主要包括纳米电路的制备和纳米传感器的制备。
纳米材料的小尺寸和高表面积使得电路更为稳定，而纳米传感器的灵敏度和快速响应时间也可以得到保障。
2. 能源领域纳米材料在能源领域的应用主要包括锂离子电池、超级电容器和太阳能电池等。
纳米材料的高比表面积和小尺寸使其具有更好的电化学性能和更快的电子传输速度。
3. 生物医学领域纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送和成像等方面。
纳米材料作为药物传递系统可以在体内运输和释放药物，并减少药物的毒副作用。
而在成像方面，纳米材料作为对比剂能够提高成像的分辨率和对比度。
4. 环境领域纳米材料在环境领域的应用主要包括清除水污染、治理大气污染等。
纳米材料作为吸附剂可以去除废水中的有害物质，而其小尺寸也可以提高污染物的分散度和吸附量。
三、纳米结构材料面临的挑战纳米结构材料的应用前景广阔，但同时也面临着一些挑战。
新材料的纳米结构设计与制备新材料是现代科技的重要基石，纳米结构设计与制备则是新材料发展的重要方向。
纳米结构指的是材料在尺寸处于1-100纳米范围内的一些特殊性质，如比比表面积大、间距小等。
在这个尺度下，材料的物理、化学、力学等性质具有独特的变化，并且往往有着极高的应用价值。
因此，纳米结构的设计和制备成为了近年来新材料研究者们的热点关注。
1. 纳米结构的设计纳米结构的设计需要从多个方面考虑。
首先，需要明确材料的应用场景，选择合适的基材、合金元素或其他材料，根据具体的功能要求设计出合适的结构形状。
例如，对于电化学储能材料来说，需要有大的比表面积和良好的离子传输能力，因此可以采用多孔结构、纳米棒状结构等设计。
对于生物医用材料来说，则需要对表面功能化，控制纳米尺度的形成，以改善生物医学特性等。
其次，纳米结构的设计需要关注合理的材料组成和光电、热学、力学等性质的匹配。
在纳米结构的制备过程中，要确保合理的配比以及物理方法的选择，通过材料的特性匹配设计，实现预期的性能和实际的应用。
2. 制备纳米结构的方法纳米结构的制备方法可分为物理法、化学法和生物法三类。
其中，物理法是指采用物理手段如磁控溅射、物理气相沉积等制备纳米结构材料；化学法包括溶胶凝胶法和化学气相沉积等方法；生物法主要是通过利用生物体系来制备纳米结构材料等。
在实际制备过程中，不同的制备方法有着各自的特点和应用范围。
例如，物理法可以制备多种结构形态的纳米材料，但限制了材料的组成；化学法则可制备更复杂的材料，但受限于实验条件和环境等。
因此，在选择制备方法时，需要根据具体的研究问题和应用方向，综合考虑材料本身的特性、物理要求以及所需的结构形态等因素。
3. 纳米结构材料的应用得益于纳米结构设计与制备技术的不断改进和发展，纳米结构材料已经广泛应用于各个领域。
例如，新型太阳能电池、电化学储能器、生物医药、红外传感器、催化剂等等。
在这些应用过程中，纳米结构材料一方面具有良好的物理、化学特性，使得其可以在极端环境下有着出色的应用性能；另一方面，纳米结构制备过程也为材料的可控性提供了有力支持，从而创造出更为精细的纳米结构形态，使得其具有更广阔的应用空间。
能源材料中的纳米结构设计与制备一、介绍随着全球经济的发展和人口的增加，对能源的需求也随之增长，能源材料的研究和开发变得越来越重要。
纳米材料在能源领域具有广泛的应用，其与传统材料相比，具有更强的性能和更优异的性质。
设计和制备纳米结构材料是实现能源材料高性能、高效能转换的关键。
二、能源材料中的纳米结构1. 纳米结构的定义纳米结构一般是指尺寸在1-100纳米的材料，其比表面积较大，具有特殊性质和新颖的物理、化学性质。
2. 催化剂纳米材料广泛应用于催化剂领域。
通过纳米结构的设计和制备，可以使催化剂具有更高的催化活性和选择性。
例如，利用纳米结构可以制备出具有高比表面积、稳定性和活性的氧化物型催化剂。
3. 电池电池领域是纳米结构有广泛应用的另一个领域。
由于纳米材料的电导率、离子传输率等性能特点，在锂离子电池、太阳能电池、燃料电池及其他新型能源电池中得到广泛的应用。
4. 太阳能电池提高太阳能电池的转换效率是当前研究的热点。
纳米结构在太阳能电池中的应用具有非常大的潜力。
通过控制纳米结构的能带结构和能量级对太阳辐射的吸收产生强大的影响，从而提高太阳能的转化效率。
三、纳米结构设计与制备1. 纳米结构的设计纳米结构的设计取决于其应用领域和需要满足的性能要求，一般主要考虑以下几个方面：● 大比表面积：通过控制材料的尺寸可以增加材料具有的比表面积，从而增强材料的性能。
● 优异的催化性能：针对不同的反应体系需设计出具有高效的催化剂纳米结构体系。
● 优异的电化学性能：通过控制纳米结构的形貌和微结构特征等参数来增强材料的电化学性能。
2. 纳米结构的制备由于纳米材料的制备过程比传统材料复杂，因此，制备纳米结构也需要选择不同的方法。
制备纳米结构的方法大致有以下几种：● 水热法：在特殊的反应条件下，通过化学反应在水溶液体系中制备纳米材料。
● 气相法：通过高温和高气压的条件下的化学反应在气相环境中制备纳米材料。
● 溶胶-凝胶法：通过将溶胶转化为凝胶过程的化学反应中，在特定条件下制备纳米材料。
纳米核壳结构的制备与应用纳米核壳结构是一种特殊的纳米材料结构，其能够在表面包裹一层非常薄的壳，在实际应用中，其具有非常广泛的应用前景。
本文将探讨纳米核壳结构的制备过程以及其在材料科学、化学、生物医学等领域的应用。
一、纳米核壳结构的制备方法纳米核壳结构的制备方法主要有几种：化学还原法、冷浸法、高温溶剂法和自组装法等。
化学还原法在制备纳米核壳结构方面应用最广。
其基本原理是先合成一种“核”材料，然后将其表面修饰为一种带有反应基团的材料，最后再将这种反应基团与一种“壳”材料反应，从而得到具有纳米核壳结构的材料。
冷浸法是一种独特的制备纳米核壳结构的方法，其基本原理是利用华丽的配位作用使小分子到达一定的精度而形成核壳结构。
高温溶剂法则是在高温下使一些“核”材料表现出相应的性质，然后用这种性质涂抹在需要制备的纳米材料表面。
自组装法则是一种既定的制备纳米核壳结构方法，可以使用表面活性剂，热敏材料等处理纳米核壳结构。
总的来说，纳米核壳结构的制备方法是比较独特的，需要较高的技术水平和专业知识，但其实践应用是非常广泛的。
二、纳米核壳结构的应用1、材料科学领域纳米核壳结构具有优异的性能，例如较大的表面积、高比表面积、高孔隙率、低密度等，因此，在材料领域中具有广阔的应用前景。
纳米核壳结构可以用来制备高效的催化剂、高灵敏的传感器、高强度的材料等。
在催化剂制备方面，纳米材料的表面积大，能够提高反应速率，提高反应的选择性，并且能够在更加温和的反应条件下进行催化反应。
在传感器制备方面，由于其比表面积大，可以提高传感器的灵敏度和检测的准确性。
在材料制备方面，纳米核壳结构可以制备出更加轻便的高强度材料和高吸水性材料等。
2、化学领域纳米核壳结构的应用也非常广泛，可以用于药物传递、储能技术、化学传感器等方面。
在药物传递方面，纳米核壳结构可以把药物包裹在外壳中，形成稳定的药物纳米颗粒，可以使药物更为稳定，达到更好的治疗效果。
在储能技术方面，纳米核壳结构可以优化很多电池的性能，如锂离子电池，钠离子电池和锂空气电池。
自组装纳米结构的制备与应用随着纳米科技的发展，人们对于纳米结构的研究与应用也越来越广泛。
自组装纳米结构作为一种新型的制备技术，其制备方法简单、可控性好、经济实用等优点受到研究者的广泛关注。
本文将从自组装纳米结构的原理、制备方法以及应用展开讨论。
一、自组装纳米结构的原理自组装纳米结构是利用水平自发地分子运动在一定的条件下形成有序的纳米结构的一种制备方法，它的主要原理是靠分子间的相互作用对自身进行组装。
自组装纳米结构具有高效性、自组织性、有选择性等优点，能够形成具有灵活性、多样性的结构，因而越来越广泛的应用于生物、化工、电子等领域。
二、自组装纳米结构的制备方法以自组装纳米微球的制备为例，主要分以下几步：1. 制备模板模板是自组装纳米微球的基础，模板的大小可以影响得到的微球的粒径。
常用的模板材料有聚苯乙烯乳胶微球、介孔硅、碳纳米管等。
其中介孔硅和碳纳米管因为具有孔洞结构，可以改变通道大小来控制微球粒径。
2. 选择自组装材料自组装材料是形成自组装纳米结构的基础，其物理性质、化学组成等决定了最终形成的结构的大小、形状和组成。
自组装材料可选择聚丙烯烷、聚苯乙烯等性质较好的聚合物成分。
3. 自组装的实现将自组装材料溶解于水中，调整好浓度和pH值，与模板在一定的反应条件下混合在一起，形成自我组装的过程，等待一定时间后，形成了自组装纳米微球。
其中反应条件包括温度、时间、相对湿度等。
4. 模板去除利用酸或盐酸等化学方法，去除模板，得到自组装纳米微球。
三、自组装纳米结构的应用自组装纳米结构在许多领域得到了广泛应用。
1. 在电子领域中，自组装纳米结构可用于制备导电材料、光电材料等，具有极高的应用价值。
2. 在生物领域中，自组装纳米结构用于制备微生物传感器、生物药分子载体、药物缓释系统等。
3. 在化学领域中，自组装纳米结构可用于制备新型的催化剂、吸附剂等，提高反应效率和纯度。
4. 在石油工业、纺织业等领域，自组装纳米结构用于制备高强度、高韧性的新材料等。
纳米阵列制备方法纳米阵列是一种具有高度规律性和有序性的纳米结构。
纳米阵列制备方法包括模板法、自组装法、机械法、光刻法等多种技术。
下面将详细介绍这些方法的原理、优缺点和适用范围。
一、模板法模板法是一种通过模板控制纳米结构的制备方法。
通常采用两种类型的模板：硅模板和聚合物模板。
制备过程涉及到薄膜生长、沉积和去除等步骤。
该方法具有制备纳米管阵列、纳米球阵列和纳米棒阵列等多种纳米结构的能力。
优点：制备过程简单、可控性高、成本相对较低；缺点：需要制备高度规则的模板，制备难度较大。
适用范围：适用于硅、金属等材料的纳米结构制备。
二、自组装法自组装法是一种自发形成纳米结构的制备方法。
该方法通常采用有机分子或胶体颗粒作为自组装单元，纳米结构形成过程中通过静电相互作用、亲疏水性相互作用等方式达到自组装目的。
该方法具有制备纳米颗粒阵列、纳米棒阵列、纳米孔阵列等多种形式。
优点：制备过程简单、可控性高、成本相对较低；缺点：制备较大尺寸的纳米结构时需要较长时间。
适用范围：适用于多种有机、无机材料的纳米结构制备。
三、机械法机械法是一种通过机械加工方法制备纳米阵列的方法。
该方法通常采用离子束刻蚀、拉伸、滚压等方式实现纳米结构的制备。
该方法具有制备纳米线阵列、纳米点阵列等多种结构的能力。
优点：制备过程简单、制备成本相对较低；缺点：制备过程中会造成加热损伤、机械损伤等问题；适用范围：适用于较大面积的纳米结构制备，对样品材料要求较高。
四、光刻法光刻法是一种通过光学刻蚀制备纳米结构的方法。
该方法通常采用紫外光照射光刻胶、刻蚀等方式实现纳米结构的制备。
该方法具有制备纳米线阵列、纳米点阵列、纳米孔阵列等多种结构的能力。
优点：制备过程简单、制备成本相对较低；缺点：制备过程中需要使用高成本的光刻设备，对样品材料要求较高；适用范围：适用于芯片、电子器件等微电子领域的纳米结构制备。
综上所述，不同制备方法适用于不同的纳米结构制备需求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的制备方法。
电子束曝光制备纳米结构的研究及应用近年来，随着纳米技术的迅速发展，纳米结构与纳米材料的研究和应用越来越受到人们的关注。
电子束曝光是一种制备纳米结构的有效方法，它具有制备精度高、图案可控、成本低等优点，因此，被广泛应用于纳米技术领域。
一、电子束曝光技术简介电子束曝光技术是一种先进的微电子制造工艺，它采用电子束照射样品表面，利用电子束聚焦和控制技术，精确地写出微小的图形和结构。
通过对电子束的聚焦和扫描，可以制备出步进自由曲面、梯形直角结构、圆形孔洞、纳米线等多种形状和尺寸的纳米结构。
二、电子束曝光制备纳米结构的原理电子束曝光制备纳米结构的原理是利用电子束的高能量和高效率，通过曝光和衬底反应等过程，使光刻胶分解、蚀刻等，形成所需的纳米图案和结构。
电子束曝光工艺主要包括以下几个步骤：首先，将样品表面涂上一层光刻胶。
其次，调节电子束曝光参数，如电子束能量、曝光时间、线宽等。
然后，采用电子束扫描技术，控制电子束在样品表面写出所需的图形和结构。
最后，将样品进行蚀刻或抛光等处理，得到所需的纳米结构。
三、电子束曝光制备纳米结构的应用电子束曝光制备纳米结构的应用广泛，其主要应用领域包括信息存储、微纳电子器件、生物医学等。
1. 信息存储电子束曝光技术可以制备出超高密度的纳米结构，可以用于信息存储材料的制备。
例如，利用电子束曝光技术制备的纳米孔阵列，在介电薄膜中嵌入了互补型的DNA链，可以实现高效的DNA测序。
2. 微纳电子器件电子束曝光技术可以制备出高精度的纳米结构，可以用于制备微纳米加工和器件制造。
例如，利用电子束曝光技术制备的金属线路可以用于制备高速、低功耗的微处理器和微芯片。
3. 生物医学电子束曝光技术可以制备出高精度的纳米结构，可以用于实现细胞培养、组织修复、药物研发等生物医学应用。
例如，电子束曝光技术制备的微型离子通道可以用于研究肿瘤细胞的特性和治疗方法。
四、电子束曝光制备纳米结构的挑战尽管电子束曝光技术具有高分辨率、全息成像和图案多样化等优点，但其制备纳米结构还面临着许多挑战。
纳米结构的制备方法学生姓名：曹琰学号：20115041096学院：物电院专业：物理学指导教师：闫海龙职称：副教摘要：首先介绍什么是纳米结构以及纳米结构的分类，再主要说明纳米结构的制备方法及研究现状，最后叙述纳米结构的应用和前景。
关键词：纳米结构；制备方法；应用1引言著名的诺贝尔奖获得者查德费曼早就提出了一个令人深思的问题：如何将信息储存到一个微小的尺度?令人惊讶的是自然界早就解决了这个问题，在基因的某一点上，仅30个原子就隐藏了不可思议的遗传信息，如果有一天人们能按照自己的意愿排列原子和分子，那将创造什么样的奇迹。
今天，纳米结构的问世以及它所具有的奇特的物性正在对人们生活和社会的发展产生重要的影响，费曼的预言已成为世纪之交科学家最感兴趣的研究热点。
纳米结构体系是当前纳米材料领域派生出来的含有丰富的科学内涵一个重要的分支学科，由于该体系的奇特物理现象及与下一代量子结构器件的联系，因而成为人们十分感兴趣的研究热点。
20世纪90年代中期有关这方面的研究取得重要的进展，研究的势头将延续到21世纪的初期。
2纳米结构的概念及分类从基础研究来说，纳米结构的出现，把人们对纳米材料出现的基本物理效应的认识不断引向深入[1]。
无序堆积而成的纳米块体材料，由于颗粒之间的界面结构的复杂性，很难把量子尺寸效应和表面效应对奇特理化效应的机理搞清楚，纳米结构可以把纳米材料的基本单元（纳米微粒、纳米丝、纳米棒等）分离开来，这就使研究单个纳米结构单元的行为、特性成为可能。
更重要的是人们可以通过各种手段对纳米材料基本单元的表面进行控制，这就使我们有可能从实验上进一步提示纳米结构中纳米基本单元之间的间距，进一步认识他们之间的耦合效应。
因此，纳米结构出现的新现象、新规律有利于人们进一步建立新原理，这为构筑纳米材料体系的理论框架奠定基础[2]。
2.1纳米结构的概念所谓纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造一种新的体系，它包括一维、二维、三维体系[3]。
这些物质单元包括纳米微纳米薄膜，纳米阵列及介孔结构，其他还有很多不常见的纳米结构，如纳米笼、纳米纤维、纳米花、纳米泡沫、纳米网，纳米针膜，纳米环、纳米壳、纳米线等，其形貌如图1。
图1纳米结构形貌2.2纳米结构的分类关于纳米结构组装体系的划分至今并没有一个成熟的看法，根据纳米结构体系构筑过程中的驱动力是靠外因，还是靠内因来划分，大致可分为两类：一是人工纳米结构组装体系；二是纳米结构自组装体系和分子自组装体系。
所谓人工纳米结构组装体系，按人类的意志，利用物理和化学的方法人为地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成一维、二维、三维的纳米结构体系，包括我们以前提到过的纳米有序阵列体系和介孔复合体系等。
纳米结构的自组装体系是指通过弱的和较小方向性的非共价键，如氢键、范德瓦尔斯键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样[4]。
自组织过程的关键不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是一种整体的，复杂的协同作用。
纳米结构的自组装体系的形成有两个重要的条件，一是有足够数量的、非共价键或氢键存在，这是因为氢键和范德瓦尔斯等非共价键很弱，只有足够量的弱键存在，才能通过协同作用构筑成稳定的纳米结构体系；二是自组装体系能量较低，否则很难形成稳定的自组装体系[5]。
分子自组装指分子与分子在平衡条件下，依赖分子间非共价键力自发地结合成稳定的分子聚集体的过程。
营造分子自组装体系主要划分为3个层次：第一，由中间分子体通过弱的氢键、范德瓦尔斯力及其他非共价键的协同作用，形成结构稳定的大的分子聚集体；第三，由一个或几个分子聚集体作为结构单元，多次重复自组织排成纳米结构体系。
3纳米结构的制备方法纳米粉体、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块体、纳米复合材料和纳米结构等纳米材料的制备方法有的相同，有的不相同，有的原理上相同，但工艺上有显著的差异[6]。
从目前的研究来看，纳米结构的制备方法大体可分为：自组装法、人工构筑法、模板法。
3.1人工构筑法在人工构筑法里人的设计和参与制造起到决定性的作用，就好像人们用自己制造的部件装配成非生命的实体(例如机器、飞机、汽车、人造卫星)等一样，人们同样可以形成具有各种对称性的和周期性的固体，人们也可以利用物理和化学的办法生长各种各样的超晶格和量子线。
以纳米尺度的物质单元作一个基元按一定的规律排列起来形成一维、二维、三维的阵列称之为纳米结构体系，由于它具有纳米微粒的特征，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等。
其次，这种纳米结构体系很容易通过外场(电、磁、光)实现对其性能的控制，这就是纳米超微型器件的设计基础[7]。
主要的人工构筑法有：光刻技术、束流刻蚀法、STM/AFM 加工法、纳米压印技术等。
光刻技术是集成电路制造中利用光学—化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
包括光复印和刻蚀两个工艺[8]。
在狭义上，光刻工艺仅指光复印工艺。
束流刻蚀法是通过具有一定能量的电子束、离子束与固体表面相互作用来改变固体表面物理、化学性质和几何结构的精密加工技术，加工精度可达微米、亚微米甚至纳米级。
比较成熟的有电子束曝光、离子束掺杂和离子束刻蚀。
电子束曝光是用具有一定能量的电子束照射抗蚀剂，经显影后在抗蚀剂中产生图形的一种微细加工技术。
对于正性抗蚀剂，在显影后经电子束照射区域的抗蚀剂被溶解掉，而未经照射区域的抗蚀剂则保留下来；对负性抗蚀剂则情况相反。
这样就在抗蚀剂中形成了需要制作的图形，电子束曝光有扫描和投影两种工作方式。
而离子束刻蚀是用具有一定能量的离子束轰击带有掩模图形的固体表面，使不受掩蔽的固体表面被刻蚀，从而将掩模图形转移到固体表面的一种微细加工技术。
离子束刻蚀有两种[9]。
一种是利用惰性气体离子(如氩离子)在固体表面产生的物理溅射作用来进行刻蚀，一般即称为离子束刻蚀。
另一种是反应离子束刻蚀，即利用反应离子(如氯或氟离子)和固体表面材料的化学反应和物理溅射双重作用来进行刻蚀。
离子束刻蚀的特点：1各向异性刻蚀，即只有垂直刻蚀，没有横向刻蚀。
2良好的刻蚀选择性，即对作为掩模的抗蚀剂和处于其下的另一层薄膜或材料的刻蚀速率都比被刻蚀薄膜的刻蚀速率小得多，以保证刻蚀过程中抗蚀剂掩蔽的有效性，不致发生因为过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料3加工批量大，控制容易，成本低，对环境污染少，适用于工业生产[10]。
STM/AFM除了能对物质表面进行高分辨形貌成像外，还可以在材料表面进行原子、分子操纵、实现对材料表面的刻蚀、修饰和加工[11]。
基于原子力显微镜的纳米加工主要是利用原子力探针同样品表面之间的各种物理，化学，机械作用力进行。
主要方式有：机械刻蚀、场致蒸发、局域电化学氧化、针尖诱导局域氧化。
AFM机械刻蚀是指利用AFM的针尖与样品之间的相互作用力，在样品表面刮擦、压痕、提拉或推挤粒子产生纳米尺度的结构。
根据作用机制不同，有机械刮擦和原子操纵两种方式。
根据作用对象的不同，又可分为直接表面刻蚀和活性层刻蚀，后者包括有机抗蚀剂(PMMA)、LB膜、自组装膜(SAM)等的刻蚀。
图3原子力显微镜的工作原理图纳米压印又叫纳米压印光刻技术，通过将具有纳米图案的模版以机械力(高温、高压)压在涂有高分子材料的硅基板上，等比例压印复制纳米图案，进行加热或紫外照射，实现图形转移。
纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印、步进－闪光压印和微接触印刷。
热压印是用电子束刻印术或其他先进技术，把坚硬的压模毛坯加工成一个压模；然后在用来绘制纳米图案的基片上旋涂一层聚合物薄膜，通常是PDMS薄膜，将其放入压印机加热并且把压模头压在基片上的聚合物薄膜上，再把温度降低到聚合物凝固点附近并且把压模与聚合物层相分离，就在基片上做出了凸起的聚合物图案(还要稍作腐蚀除去凹处残留的聚合物)；图形转移是对上一步做成的压印件，用常规的图形转移技术，把基片上的聚合物图案转换成所需材质的图案[12]。
紫外压印与热压印工艺类似，只是衬底的涂层固化方式不同。
紫外压印是利用透过压模的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型[13]。
压模主要是石英玻璃压模(硬模)或PDMS压模(软模) 。
紫外压印的进一步发展是步进－闪光压印。
工艺过程如下：先在硅基片上旋涂很薄的一层有机过渡层，再把室温下流动性很好的聚合物—感光有机硅溶液旋涂在基片有机过渡层上作为压印层。
在压印机中把敷涂层的基片与上面的压模对准，把压模下压使基片上感光溶液充满压模的凹图案花纹，用紫外光照射使感光溶液凝固，然后退模。
微接触印刷是将光刻方法与自组装膜技术结合起来，先制备母模，即在硅片等材料上以紫外光或X射线辐照，诱发材料分子结构的化学变化而产生现象，然后用刻蚀方法使潜象变成凹凸结构的精细图案。
3.2分子自组装方法分子自组装方法主要有以下几种：LB膜技术是制备有机分子超薄膜的传统方法。
基本原理是将带有亲水头基和疏水长链的两亲分子在亚相表面铺展形成单分子膜(L膜)，然后将这种气液界面上的单分子膜在恒定的压力下转移到基片上，形成LB膜。
硫醇自组装：膜硫醇自组装膜主要包括三部分：分子头基，烷基链和取代端基。
具体而言，化学吸附在基底表面上的头基在二维平面空间具有准晶格结构，为第一重有序；长链结构的自组装分子在轴方向通过烷基链间的范德华力相互作用有序排列，为第二重有序；镶嵌在烷基链内或其末端的特殊官能团排列有序，为第三重有序。
胶体自组装：胶体具有自组装的特性，而纳米粒子团簇又很容易在溶剂中分散形成胶体溶液，因此，只要具备合适的条件就可以将纳米团簇组装起来形成有规则的排布[14]。
胶体自组装过程所需要的条件：(1)硬球排斥(2)统一的粒径(3)粒子间的范德华力(4)体系逐渐的稳定。
3.3模板法模板合成的原理实际上非常简单。
设想存在一个纳米尺寸的笼子（纳米尺寸的反应器），让原子的成核和生长在该纳米反应器中进行。
在反应充分进行后，纳米反应器的大小和形状就决定了作为产物的纳米材料的尺寸和形状[15]。
无数多个纳米反应器的集合就是模板合成技术中的模板。
模板大致可以分为两类：软模板和硬模板硬模板有多孔氧化铝、介孔沸石、蛋白、MCM－41、纳米管、多孔Si模板、金属模板以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。
软模板则常常是由表面活性剂分子聚集而成的胶团、反胶团、囊泡等。
二者的共性是都能提供一个有限大小的反应空间，区别在于前者提供的是静态的孔道，物质只能从开口处进入孔道内部，而后者提供的则是处于动态平衡的空腔，物质可以透过腔壁扩散进出。
模板合成法制备纳米结构材料具有下列特点：①可制备各种材料，例如金属、合金、半导体、导电高分子、氧化物、碳及其他材料的纳米结构；②可以获得其他手段，例如平板印刷术等难以得到的直径极小的纳米管和丝(3nm)，还可以改变模板柱形孔径的大小来调节纳米丝和管的直径；③模板孔径大小一致，可合成分散性好的纳米丝和纳米管以及它们的复合体系，例如p-n结，多层管和丝等单分散的纳米结构材料；④模板法不仅用来合成纳米管状或线状结构材料，而且还用来合成形状类似于毛刷结构的材料。
